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钢波纹管的应用

2020-04-18 10:11:20

兰州波纹管厂家小编今天为您分享以下内容,一起了解一下吧。

1 方案选定

从现场勘测断面来看,饮马河为U形沟,河道较顺直,两岸为黄土,岸壁直立,沟底常年有水,来源主要为上游泉眼渗漏和当地一些小作坊排污水;沟底土质为0.5~1.0m淤泥层,以下为砂砾层。根据水文调查结果,本沟上游沟长2 km,汇水面积1.5km。由于当地政府封山育林,暴雨后坡面水基本被截流利用,近年来未发生过洪水。沟上游已规划为城市用地,近几年将逐步填平。经综合考虑并与建设单位、当地规划部门协商,决定以填方路基形式穿过,但必须设置构造物满足目前排水需要。根据沟两岸地形及固原市规划部门提供的控制标高,沟中大路基填土高度达37 m。按有关规范,路堤边坡高度大于2Om就属于高路基,对高路基下的构造物需进行特殊设计。由于设置钢筋砼拱涵或钢筋砼板涵要求地基允许承载力较高,而沟底地质勘察结果表明,其地基承载力不能满足要求l如采用桩基础,费用又太高;设置钢筋砼圆管涵,地基承载力不能满足要求,而且管节接头在涵顶36m高填土路基作用下很容易变形渗水,影响路基稳定。经过查询类似工程设计,综合比较后决定采用直径1m、管壁厚3.5mm的钢波纹管涵,为防止上游雍水,作一定高度路基防护,并作防渗处理。

2 钢波纹管的特点

2.1 钢波纹管的优点

1)质量轻。以内径1m的涵管为例,钢波纹管涵每米质量为60~300kg(依波纹形式和钢板厚度而定),仅为钢筋砼圆管涵质量的4%~20%,这给施工运输和安装带来极大方便。

2)耐久性好。根据相关资料,镀锌防腐处理好的钢波纹管的使用寿命为75年以上,几乎不需要养护。对涵洞来说,这样的使用寿命完全可以满足相关规范的要求。

3)采用工厂化生产。钢波纹管一般是在工厂成批生产,可大大降低成本,质量稳定、可靠。

4)安装方便。由于钢波纹管的安装过程是简单的栓接和就位过程,施工人员不必经过特殊培训即可操作。

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2.2 钢波纹管与钢筋砼四管涵的区别

钢波纹管是波形钢板经特殊加工而成的柔性结构,钢筋砼圆管涵是刚性结构,=者在荷载作用下的受力不同。在垂直荷载作用下,钢波纹管断面会发生微小变化,通过与周围土体的相互作用,将荷载有效地传递给周围土体;而荷载作用在钢筋砼圆管涵上时,其形状基本不会发生变化,荷载大部分由涵管基础底部土体承担。钢波纹管涵底部压力明显比钢筋砼圆管涵底部压力小得多,而且其微小变化,使其周边径向压力更均匀。钢波纹管将荷载分摊到周围土体,形成土体和涵管结构相互作用体系,共同承担荷载,涵管底部压力较小,因此,不必对其基础进行特殊处理。相反,基底部分相对较疏散,有利于土体一结构相互作用体系的形成,这样,省去了钢筋砼涵管所需的圬工基础,施工过程简单,结构物综合造价降低。

3 钢波纹管涵的设计

3.1 钢波纹管力学计算模型

目前,钢波纹管设计计算中一般采用有限元程序来分析金属波纹管的受力和变形。其计算模型一般将波纹管和土体看作结合在一起的弹性体,将波纹管分割为四节点的壳单元,将士体分割为四节点的实体单元。边界条件是路基顶面为自由面,底面的竖向位移设为零,水平方向可以滑动。

3.2 钢波纹管的设计荷载

钢波纹管涵洞的设计荷载由恒载和活载两部分组成,恒载主要是钢波纹管上的回填士重力,活载主要为行驶在桥涵上的汽车荷载。由于本涵洞士较高,活载所占比例很小,可以忽略不计。

3.3 钢波纹管涵基底处理

钢波纹管基础采用柔性基础,直接将钢波纹管放置于一定厚度的砂砾石垫层上。在荷载作用下,涵洞基础允许有一定变形,主要考虑地基允许承载力和软弱下卧层沉降值能否满足高填方路基的要求。对本涵洞,将原地表淤泥层和软弱下卧层进行换填砂砾处理。

3.4 钢波纹管涵计算结果

兰州波纹管厂家小编觉得根据以上计算模型和受力分析,采用ANASYS有限元分析软件计算,定义钢结构的强度应力作为强度条件,通过计算整个模型的很大强度应力为19.845MPa,小于A3钢板屈服强度(245MPa),说明结构稳定。钢波纹管相对竖向位移为1.0 cm,满足设计要求(计算过程略)。

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